RU2071467C1

RU2071467C1 - Process for preparing carbamide

Info

Publication number: RU2071467C1
Application number: RU9494005962A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Владимирович Котлярский; Арон Беркович Гендельман; Владимир Александрович Тарасов; Роберт Николаевич Дурач
Original assignee: Дмитрий Владимирович Котлярский; Арон Беркович Гендельман; Владимир Александрович Тарасов; Роберт Николаевич Дурач
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 1997-01-10

Abstract

FIELD: technology of production of carbamide from carbon dioxide and ammonia. SUBSTANCE: carbamide is prepared by reacting ammonia with carbon dioxide in two successive synthesis zones, $$$ mole ratio being maintained at (4-5.5): 1 in first zone and (2.8-3.5):1 in second zone, and pressure is maintained at 14-23 Mpa in first zone and 14-15.5 Mpa in second zone. Fresh $$$ and $$$ and aqueous solution of carboammonium salts recirculating in the system are fed into first reaction zone. Reaction products in first zone are separated into carbamide solution and gas-liquid mixture of reagents. After addition of fresh ammonia, the mixture is directed to second synthesis zone. Melt streams from each synthesis zone are directed to first and second ammonium carbamate decomposition zones in which zones pressure is maintained which is equal to the pressure in second synthesis zone. Fresh carbon dioxide stream is fed into second decomposition zone, and outgoing gases from second decomposition zone are mixed with the meet in first decomposition zone. EFFECT: more efficient preparation process. 3 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения карбамида из аммиака и диоксида углерода. The invention relates to methods for producing urea from ammonia and carbon dioxide.

Известны способы получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях с образованием плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложением карбамата при подводе тепла на нескольких ступенях давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбцией газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора углеаммонийных солей (УАС), рециркулируемого на стадию образования плава синтеза карбамида [1]
Наиболее близким к предложенному по технической сущности является известный способ получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода в двух зонах синтеза, в первую из которых подают потоки свежих аммиака и диоксида углерода при мольном соотношении от 4 до 10, а во вторую - потоки свежих и рециркулируемых реагентов при мольном соотношении NH₃ CO₂ от 2,5 до 4 с образованием потоков плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложением карбамата в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбцией газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора УАС во вторую зону синтеза [2] В этом способе использование различных избытков аммиака в двух зонах синтеза позволяет несколько повысить средневзвешенную степень конверсии исходных реагентов в карбамид и за счет этого сократить энергетические затраты на разложение карбамата аммония и испарение NH₃, CO₂ и воды. Однако эти затраты остаются достаточно высокими. Так, для условий примера из описания известного способа [2] при соотношениях NH₃ CO₂ H₂O, равных 5,6 1 0 в первой зоне синтеза и 4 1 1,23 во второй зоне синтеза, температуре и давлении в обеих зонах синтеза соответственно 185^oС и 24,5 МПа, степени конверсии СО₂ в карбамид в первой и второй зонах синтеза соответственно 75 и 50% средневзвешенная степень конверсии СО₂ составляет 63,5% а затраты теплоты на разложение карбамата аммония и испарение NH₃, CO₂ и воды 0,99 Гкал/т карбамида.Known methods for producing urea by the interaction of ammonia and carbon dioxide at elevated temperatures and pressures with the formation of a melt synthesis of urea containing urea, water, ammonium carbamate, ammonia and carbon dioxide, decomposition of urea when heat is applied at several pressure levels with the formation of concentrated urea and gas flows, absorption of gas streams with aqueous absorbents with the formation of an aqueous solution of carbon ammonium salts (UAS), recirculated to the stage of formation of the melt synthesis carbo ide [1]
Closest to the proposed technical essence is a known method for producing urea by the interaction of ammonia and carbon dioxide in two synthesis zones, the first of which serves streams of fresh ammonia and carbon dioxide in a molar ratio of 4 to 10, and the second - streams of fresh and recycled reagents with a molar ratio NH ₃ CO ₂ ranging from 2.5 to 4 to form a melt streams urea synthesis containing urea, water, ammonium carbamate, ammonia and carbon dioxide, the decomposition of carbamate in the synthesis of carba melt streams and when heat is applied in several steps with a decrease in pressure with the formation of concentrated urea and gas streams, absorption of gas streams with water absorbents with the formation of an aqueous solution of UAS to the second synthesis zone [2] in this method, the use of various excess ammonia in two synthesis zones can slightly increase the weighted average the degree of conversion of the starting reagents to urea and thereby reduce the energy costs of the decomposition of ammonium carbamate and the evaporation of NH ₃ , CO ₂ and water. However, these costs remain quite high. So, for the conditions of the example from the description of the known method [2] with ratios of NH ₃ CO ₂ H ₂ O equal to 5.6 1 0 in the first synthesis zone and 4 1 1.23 in the second synthesis zone, temperature and pressure in both synthesis zones respectively 185 ^o C and 24.5 MPa, the degree of conversion of CO ₂ to urea in the first and second synthesis zones, respectively 75 and 50%, the weighted average degree of conversion of CO ₂ is 63.5% and the heat consumption for decomposition of ammonium carbamate and evaporation of NH ₃ , CO ₂ and water 0.99 Gcal / t urea.

Для снижения энергетических затрат в процессе получения карбамида с использованием двух зон синтеза предложен способ получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях в двух зонах синтеза, в первую из которых подают потоки свежих аммиака и диоксида углерода, поддерживая мольное соотношение между аммиаком и двуокисью углерода в первой зоне от 4 до 5,5 и во второй зоне от 2,8 до 3,5, с образованием потоков плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложением карбамата в потоках плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбцией газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора УАС и его рециркуляцией в зону синтеза, отличающийся тем, что процесс в первой зоне синтеза проводят при давлении 18-23 МПа, а во второй зоне синтеза при давлении 14-15,5 МПа, разложение карбамата в плаве синтеза карбамида из первой и второй зон синтеза на первой ступени разложения осуществляют соответственно в первой и второй зонах разложения при давлении, равном давлению во второй зоне синтеза, процесс во второй зоне разложения осуществляют в токе диоксида углерода, газы из второй зоны разложения направляют на контактирование с плавом синтеза карбамида в первой зоне разложения. To reduce energy costs in the process of producing urea using two synthesis zones, a method is proposed for producing urea by the interaction of ammonia and carbon dioxide at elevated temperatures and pressures in two synthesis zones, the first of which is fed with streams of fresh ammonia and carbon dioxide, maintaining a molar ratio between ammonia and carbon dioxide in the first zone from 4 to 5.5 and in the second zone from 2.8 to 3.5, with the formation of melt flows for the synthesis of urea containing urea, water, ammonium carbamate, ammonia and dioxide d carbon, decomposition of carbamate in the urea synthesis melt streams when heat is supplied in several stages with decreasing pressure with the formation of concentrated urea and gas streams, absorption of gas streams with water absorbents with the formation of an aqueous solution of UAS and its recirculation to the synthesis zone, characterized in that the process in the first synthesis zone is carried out at a pressure of 18-23 MPa, and in the second synthesis zone at a pressure of 14-15.5 MPa, carbamate is decomposed in the melt of the synthesis of urea from the first and second synthesis zones in the first stage azlozheniya carried out respectively in the first and second zones decomposition at a pressure equal to a second synthesis zone, the process in the second decomposition zone is carried out in a stream of carbon dioxide gas from the second decomposition zone is directed to contacting with smelt urea synthesis in the first decomposition zone.

Техническим результатом предложенного способа является использование термического и диффузионного потенциала потока газов из второй зоны разложения для увеличения степени разложения карбамата аммония в первой зоне разложения. Возможность использования этого потенциала с указанной целью обусловлена различием параметров (давления и мольного отношения NH₃ CO₂) в первой и второй зонах синтеза карбамида. Использование же этого потенциала приводит к повышению эффективности процесса в целом и снижению затрат теплоты на разложение карбамата и испарение NH₃ и CO₂.The technical result of the proposed method is the use of thermal and diffusion potential of the gas flow from the second decomposition zone to increase the degree of decomposition of ammonium carbamate in the first decomposition zone. The possibility of using this potential for this purpose is due to the difference in parameters (pressure and molar ratio of NH ₃ CO ₂ ) in the first and second zones of urea synthesis. The use of this potential leads to an increase in the efficiency of the process as a whole and a decrease in the cost of heat for the decomposition of carbamate and the evaporation of NH ₃ and CO ₂ .

Из уровня техники известны способы получения карбамида взаимодействием аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях в зоне синтеза, в которой поддерживают мольное соотношение между аммиаком и диоксидом углерода в пределах от 2,5:1 до 3:1 с образованием потока плава синтеза карбамида, содержащего карбамид, воду, карбамат аммония, аммиак и диоксид углерода, разложением карбамата в потоке плава синтеза карбамида при подводе тепла на нескольких ступенях разложения при понижении давления с образованием концентрированного карбамида и газовых потоков, абсорбцией газовых потоков водными абсорбентами с образованием водного раствора УАС и его рециркуляцией в зону синтеза, причем в этих способах разложение карбамата на первой ступени разложения осуществляют в зоне разложения при давлении, равном давлению в зоне синтеза, в токе диоксида углерода [3,4] В этих способах, однако, газы из указанной зоны разложения подвергают абсорбции водными абсорбентами без дополнительного использования из термического и диффузионного потенциала. The prior art methods for producing urea by the interaction of ammonia and carbon dioxide at elevated temperatures and pressures in the synthesis zone, which maintain a molar ratio between ammonia and carbon dioxide in the range from 2.5: 1 to 3: 1 with the formation of a melt flow of urea synthesis, containing urea, water, ammonium carbamate, ammonia and carbon dioxide, by decomposition of carbamate in the melt stream of the synthesis of urea when heat is applied at several stages of decomposition with decreasing pressure with the formation of concentrated carbamide and gas streams, absorption of gas streams with water absorbents with the formation of an aqueous solution of UAS and its recycling to the synthesis zone, and in these methods, the decomposition of carbamate in the first stage of decomposition is carried out in the decomposition zone at a pressure equal to the pressure in the synthesis zone, in a stream of carbon dioxide [3,4] In these methods, however, gases from the specified decomposition zone are subjected to absorption by aqueous absorbents without additional use of the thermal and diffusion potential.

Примеры 1-3 иллюстрируют осуществление процесса согласно изобретению. Пример 4 является сравнительным и иллюстрирует осуществление процесса в условиях, аналогичных примеру 3, но без введения газов из второй зоны разложения в первую зону разложения. Examples 1-3 illustrate the implementation of the process according to the invention. Example 4 is comparative and illustrates the implementation of the process under conditions similar to example 3, but without the introduction of gases from the second decomposition zone into the first decomposition zone.

Пример 1. Процесс получения карбамида осуществляют в двух взаимосвязанных зонах синтеза согласно фиг.1. В реактор 1, работающий при давлении 20,0 МПа и температуре 195^oС, подают (все потоки в кг/ч) жидкий аммиак, поток 2 (37768 диоксида углерода с инертами), поток 3 (20132 диоксида углерода, 400 инертов) и рецикловый раствор УАС, поток 4 (5312 NH₃, 4648 CO₂, 3320 H₂O). В реакторе протекает реакция образования карбамида с выделением воды. Газовую фазу, содержащую непрореагировавший аммиак и инерты, потоком 5 (5500 NH₃, 400 инерты) отводят в скруббер 6, работающий при давлении 14,5 МПа, для поглощения аммиака раствором УАС из узла дистилляции раствора карбамида поток 7 (13629 NH₃, 11925 CO₂, 8518 H₂O). Полученный в скруббере 6 раствор потоком 8 (18988 NH₃, 11925 CO₂, 8518 H₂O) поступает в конденсатор-абсорбер 9, а газовую фазу потоком 10 (141 NH₃, инерты 400) подают в подогреватель 11 для увеличения степени разложения карбамата и пассивации его поверхности кислородом, присутствующим в газе. Раствор из реактора 1, содержащий карбамид, карбамат аммония, аммиак и воду, дросселируют до давления 14,5 МПа и потоком 12 (23300 NH₃, 6300 CO₂, 25200 карбамид, 10880 H₂O) направляют в подогреватель 11, где благодаря адиабатическому расширению и перегреву с помощью пара давлением 2,0 МПа происходит процесс разложения карбамата аммония и отгон аммиака. Образовавшуюся в результате этого газожидкостную смесь потоком 13 (23441 NH₃, 6300 CО₂, 25200 карбамида, 10880 H₂O, 400 инерты) подают в колонну дистилляции 14. В колонне 14 происходит разделение жидкой и газовой фаз и дополнительная десорбция аммиака из жидкой фазы за счет использования теплового и диффузионного потенциала газов из стриппера 15. В результате процессов десорбции и отгонки раствор, обогащенный карбамидом, потоком 16 направляют на дальнейшую переработку с помощью известных процессов дистилляции, упаривания и гранулирования (на фиг.1 не показан). Выделенные в процессе переработки аммиак и диоксид углерода возвращают на стадию синтеза в виде раствора УАС потоком 17 (18941 NH₃, 16373 CO₂, 11838 H₂O), который распределяют потоками 4 и 7 между реактором 1 и скруббером 6 таким образом, чтобы обеспечить максимальную степень конверсии диоксида углерода.Example 1. The process of producing urea is carried out in two interconnected synthesis zones according to figure 1. In reactor 1, operating at a pressure of 20.0 MPa and a temperature of 195 ^{° C.} , liquid ammonia, stream 2 (37768 carbon dioxide with inert), stream 3 (20132 carbon dioxide, 400 inert) are fed (all flows in kg / h) and UAS recycle solution, stream 4 (5312 NH ₃ , 4648 CO ₂ , 3320 H ₂ O). A urea formation reaction with the release of water proceeds in the reactor. The gas phase containing unreacted ammonia and inerts is withdrawn by stream 5 (5500 NH ₃ , 400 inerts) into a scrubber 6 operating at a pressure of 14.5 MPa to absorb ammonia by the UAS solution from the distillation unit of the urea solution stream 7 (13629 NH ₃ , 11925 CO ₂ , 8518 H ₂ O). The solution obtained in scrubber 6 by stream 8 (18988 NH ₃ , 11925 CO ₂ , 8518 H ₂ O) enters the condenser-absorber 9, and the gas phase by stream 10 (141 NH ₃ , inert 400) is fed to heater 11 to increase the degree of decomposition of carbamate and passivation of its surface with oxygen present in the gas. The solution from reactor 1 containing urea, ammonium carbamate, ammonia and water is throttled to a pressure of 14.5 MPa and flow 12 (23300 NH ₃ , 6300 CO ₂ , 25200 urea, 10880 H ₂ O) is sent to heater 11, where, thanks to the adiabatic expansion and overheating with steam pressure of 2.0 MPa, the process of decomposition of ammonium carbamate and distillation of ammonia. The resulting gas-liquid mixture stream 13 (23441 NH ₃ , 6300 CO ₂ , 25200 urea, 10880 H ₂ O, 400 inert) is fed to the distillation column 14. In the column 14 is the separation of the liquid and gas phases and additional desorption of ammonia from the liquid phase by using the thermal and diffusion potential of the gases from the stripper 15. As a result of desorption and stripping processes, the urea-enriched solution, stream 16 is sent for further processing using known distillation, evaporation and granulation processes (not shown in FIG. 1 en). Ammonia and carbon dioxide recovered during processing are returned to the synthesis step in the form of a UAS solution by stream 17 (18941 NH ₃ , 16373 CO ₂ , 11838 H ₂ O), which are distributed by streams 4 and 7 between reactor 1 and scrubber 6 in such a way as to ensure maximum degree of carbon dioxide conversion.

Газовая фаза из колонны 14 потоком 18 (51366 NH₃, 55099 CO₂, 2450 H₂O, 1551 инерты) поступает в конденсатор-абсорбер 9, где смешивается с потоком 8 раствора из скруббера 6. Сюда же добавляют небольшое количество аммиака потоком 19 (4186 NH₃). В конденсаторе-абсорбере 9 происходит конденсация газов с образованием карбамата аммония и одновременной абсорбцией аммиака. Выделяющуюся при этом теплоту используют для получения пара давлением 0,45 МПа, который применяют в качестве теплоносителя в процессах дистилляции и упаривания раствора карбамида. Полученная в конденсаторе-абсорбере 9 газо-жидкостная смесь потоком 20 (74540 NH₃, 67024 CO₂, 10968 H₂O, 1551 инерты) поступает в реактор 21, где при давлении 14,5 МПа и температуре 185^oС протекает процесс образования карбамида. Газовую фазу из реактора 21 потоком 22 (6387 NH₃, 5159 CO₂, 362 H₂O, 1551 инерты) выводят в узел конденсации упомянутой системы переработки раствора карбамида, откуда ее в виде раствора УАС рециркулируют в узел синтеза. Раствор карбамида из реактора 21 потоком 23 (41633 NH₃, 27545 CO₂, 46800 карбамида, 24646 H₂O) поступает в стриппер 15, где происходят отгонка аммиака и разложение карбамата аммония. Необходимое для процесса тепло подводится в стриппер с помощью пара давлением 2,0 МПа. Для интенсификации процесса выделения аммиака и диоксида углерода в нижнюю часть стриппера подают диоксид углерода потоком 24 (32668 СO₂, 1010 инерты). Газовую фазу из стриппера потоком 25 (35242 NH₃, 51949 CO₂, 2300 H₂O, 1010 инерты) подают в колонну дистилляции 14 для десорбирования аммиака из раствора карбамида. Жидкую фазу потоком 26 (6386 NH₃, 8264 CO₂, 22346 H₂O, 46800 карбамид), направляют на дальнейшую переработку совместно с потоком 16 путем дистилляции, упаривания, гранулирования. Выделенные на этих стадиях неконвертированные аммиак и диоксид углерода возвращают в узел синтеза в виде водного раствора УАС (поток 17).The gas phase from column 14 by stream 18 (51366 NH ₃ , 55099 CO ₂ , 2450 H ₂ O, 1551 inert) enters the condenser-absorber 9, where it is mixed with stream 8 of the solution from scrubber 6. To this, a small amount of ammonia is added by stream 19 ( 4186 NH ₃ ). In the condenser-absorber 9, the condensation of gases occurs with the formation of ammonium carbamate and the simultaneous absorption of ammonia. The heat released in this case is used to produce steam with a pressure of 0.45 MPa, which is used as a heat carrier in the processes of distillation and evaporation of a urea solution. The gas-liquid mixture obtained in the condenser-absorber 9 flows in a stream 20 (74540 NH ₃ , 67024 CO ₂ , 10968 H ₂ O, 1551 inert) into the reactor 21, where the formation of urea proceeds at a pressure of 14.5 MPa and a temperature of 185 ^o . The gas phase from reactor 21 by stream 22 (6387 NH ₃ , 5159 CO ₂ , 362 H ₂ O, 1551 inert) is discharged to the condensation unit of the said urea solution processing system, from where it is recycled to the synthesis unit in the form of UAS solution. A solution of urea from reactor 21 by stream 23 (41633 NH ₃ , 27545 CO ₂ , 46800 urea, 24646 H ₂ O) enters stripper 15, where ammonia is distilled off and ammonium carbamate is decomposed. The heat necessary for the process is supplied to the stripper using steam with a pressure of 2.0 MPa. To intensify the process of separation of ammonia and carbon dioxide, carbon dioxide is supplied to the lower part of the stripper by a stream 24 (32668 CO ₂ , 1010 inert). The gas phase from the stripper stream 25 (35242 NH ₃ , 51949 CO ₂ , 2300 H ₂ O, 1010 inert) is fed to the distillation column 14 for desorption of ammonia from a urea solution. The liquid phase stream 26 (6386 NH ₃ , 8264 CO ₂ , 22346 H ₂ O, 46800 urea), sent for further processing together with stream 16 by distillation, evaporation, granulation. The unconverted ammonia and carbon dioxide isolated at these stages are returned to the synthesis unit in the form of an aqueous solution of UAS (stream 17).

Процесс в описанных условиях характеризуется следующими показателями:
Молярное соотношение NH₃ CO₂ H₂O:
на входе в реактор 1 4,5:1:0,33
на входе в реактор 21 2,9:1:0,40
Степень конверсии диоксида углерода: в реакторе 1 75% в реакторе 21 - 59% Суммарная по обоим реакторам 64,6%
Удельные количества отгоняемых веществ на стадиях дистилляции и упаривания (в т на 1 т карбамида): карбамат аммония 0,715; аммиак 0,509; вода 0,408.The process in the described conditions is characterized by the following indicators:
The molar ratio of NH ₃ CO ₂ H ₂ O:
at the inlet to the reactor 1 4.5: 1: 0.33
at the inlet to the reactor 21 2.9: 1: 0.40
The degree of conversion of carbon dioxide: in the reactor 1 75% in the reactor 21 - 59% Total for both reactors 64.6%
Specific quantities of substances to be distilled off at the stages of distillation and evaporation (in tons per 1 ton of urea): ammonium carbamate 0.715; ammonia 0.509; water 0.408.

Удельные затраты пара на обработку плава синтеза (Гкал/т карбамида) 0,452. The specific cost of steam for processing the melt synthesis (Gcal / t urea) 0.452.

Пример 2. Процесс получения карбамида проводят аналогично описанному в примере 1 в соответствии со схемой, изображенной на фиг.1. Различия состоят в параметрах (температурах и давлениях), при которых проводят процесс, и величинах материальных потоков. Example 2. The process of producing urea is carried out similarly to that described in example 1 in accordance with the scheme depicted in figure 1. The differences are in the parameters (temperatures and pressures) at which the process is conducted, and the values of material flows.

В реакторе 1 процесс проводят при давлении 23,0 МПа и температуре 200^oС, в реакторе 21 соответственно 15,5 МПа и 189^oС. Соответствующее давление (15,5 МПа) поддерживают в скруббере 6, подогревателе 11, колонне 14 и стриппере 15.In reactor 1, the process is carried out at a pressure of 23.0 MPa and a temperature of 200 ^{° C.} , in reactor 21, respectively, 15.5 MPa and 189 ^° C. The corresponding pressure (15.5 MPa) is maintained in the scrubber 6, heater 11, column 14 and stripper fifteen.

Материальные потоки по примеру 2 приведены в табл.1. The material flows of example 2 are shown in table 1.

Процесс в описанных условиях характеризуется следующими показателями:
Молярное соотношение NH₃ CO₂ H₂O:
на входе в реактор 1 5,5:1:0,5
на входе в реактор 21 3,5:1:0,3
Степень конверсии диоксида углерода: в реакторе 1 78,0% в реакторе 21 63,9% Суммарная по обоим реакторам 68,8%
Удельные количества отгоняемых веществ на стадиях дистилляции и упаривания (в т на 1 т карбамида): карбамат аммония 0,669; аммиак 0,759; вода 0,466.The process in the described conditions is characterized by the following indicators:
The molar ratio of NH ₃ CO ₂ H ₂ O:
at the inlet of the reactor 1 5.5: 1: 0.5
at the inlet to the reactor 21 3.5: 1: 0.3
The degree of conversion of carbon dioxide: in the reactor 1 78.0% in the reactor 21 63.9% Total for both reactors 68.8%
Specific quantities of distilled off substances at the stages of distillation and evaporation (in tons per 1 ton of urea): ammonium carbamate 0.669; ammonia 0.759; water 0.466.

Удельные затраты пара на обработку плава синтеза, Гкал/т карбамида - 0,523. The specific cost of steam for processing the melt synthesis, Gcal / t of urea is 0.523.

Пример 3. Пример иллюстрирует другой вариант реализации предложенного способа. Согласно фиг.2 в реактор 1, работающий при давлении 18 МПа и температуре 189^oС, подают жидкий аммиак (поток 2), газообразный диоксид углерода (поток 3) и часть раствора УАС (поток 4), рециркулируемого из узла дистилляции раствора карбамида. Газовую фазу из реактора 1 дросселируют до давления 14,0 МПа и потоком 5 подают в скруббер, сюда же подают другую часть рециркулируемого раствора УАС (поток 7). Газ из скруббера (поток 8) и жидкость (поток 9) поступают в конденсатор-абсорбер 10. Раствор карбамида из реактора 1 (поток 11) поступает в колонну дистилляции 12, где при давлении 14 МПа происходит отгон части избыточного аммиака из раствора за счет снижения давления и стриппинга газом (поток 13), выходящим из стриппера 14. Газовую фазу из колонны 12 потоком 15 направляют на конденсацию в конденсатор-абсорбер 10, раствор карбамида (поток 16) поступает на дальнейшую обработку в стриппер 14.Example 3. The example illustrates another embodiment of the proposed method. According to FIG. 2, liquid ammonia (stream 2), carbon dioxide gas (stream 3) and part of the UAS solution (stream 4) recirculated from the distillation unit of the urea solution are fed into a reactor 1 operating at a pressure of 18 MPa and a temperature of 189 ^{° C.} The gas phase from reactor 1 is throttled to a pressure of 14.0 MPa and flow 5 is fed into the scrubber, another part of the recycled UAS solution is also fed here (stream 7). Gas from the scrubber (stream 8) and liquid (stream 9) enter the condenser-absorber 10. A urea solution from reactor 1 (stream 11) enters the distillation column 12, where at a pressure of 14 MPa part of the excess ammonia is distilled from the solution by reducing pressure and stripping with gas (stream 13) leaving the stripper 14. The gas phase from column 12 is sent by stream 15 to condensation in a condenser-absorber 10, the urea solution (stream 16) is sent for further processing to stripper 14.

В конденсаторе-абсорбере 10 при смешении потоков 8,9,15 происходят процессы растворения аммиака и образования карбамата аммония с выделением большого количества теплоты, используемой для получения пара с давлением 0,45 МПа. Для поддержания необходимого мольного соотношения NH₃ CO₂ в конденсатор-абсорбер 10 подают жидкий аммиак (поток 17). Полученная газо-жидкостная смесь из конденсатора-абсорбера 10 потоком 18 поступает в реактор 19, где при давлении 14 МПа и температуре 185^oС происходит процесс образования карбамида. Газ из реактора 19 потоком 20 направляют в узел конденсации стадии дистилляции раствора карбамида (не показана). Раствор из реактора 19 потоком 21 поступает в стриппер 14 для отгонки аммиака и разложения карбамата аммония. В нижнюю часть стриппера вводят газообразный диоксид углерода для улучшения отгона аммиака (поток 22). Необходимое для процессов разложения и отгонки тепло подводят в стриппер с помощью пара давлением 2,0 МПа. Раствор карбамида из стриппера 14 потоком 23 направляют на дальнейшую обработку на стадиях дистилляции и упаривания. Выделенные на этих стадиях аммиак и диоксид углерода возвращают в узел синтеза в виде раствора УАС (поток 24).In the condenser-absorber 10, when the flows are mixed 8,9,15, the processes of dissolution of ammonia and the formation of ammonium carbamate occur with the release of a large amount of heat used to produce steam with a pressure of 0.45 MPa. To maintain the desired molar ratio of NH ₃ CO _2, liquid ammonia is fed to the condenser-absorber 10 (stream 17). The resulting gas-liquid mixture from the condenser-absorber 10 stream 18 enters the reactor 19, where at a pressure of 14 MPa and a temperature of 185 ^o With the process of formation of urea. Gas from the reactor 19 is sent by stream 20 to the condensation unit of the distillation stage of a urea solution (not shown). The solution from the reactor 19 stream 21 enters the stripper 14 for distillation of ammonia and decomposition of ammonium carbamate. Carbon dioxide gas is introduced into the bottom of the stripper to improve ammonia distillation (stream 22). The heat necessary for the decomposition and distillation processes is supplied to the stripper using steam with a pressure of 2.0 MPa. The urea solution from the stripper 14 stream 23 is sent for further processing at the stages of distillation and evaporation. Ammonia and carbon dioxide isolated at these stages are returned to the synthesis unit in the form of a solution of UAS (stream 24).

Материальные потоки по примеру 3 приведены в табл.2. The material flows of example 3 are shown in table.2.

Процесс характеризуется следующими показателями. The process is characterized by the following indicators.

Молярное соотношение NH₃ CO₂ H₂O:
на входе в реактор 1 4,0:1:0,31
на входе в реактор 19 2,8:1:0,40
Степень конверсии диоксида углерода: в реакторе 1 73% в реакторе 19 - 59% Суммарная по обоим реакторам 62,0%
Удельные количества отгоняемых веществ на стадиях дистилляции и упаривания (в т на 1 т карбамида): карбамат аммония 0,918; аммиак 0,468; вода 0,505.The molar ratio of NH ₃ CO ₂ H ₂ O:
at the inlet to the reactor 1 4.0: 1: 0.31
at the inlet to the reactor 19 2.8: 1: 0.40
The degree of conversion of carbon dioxide: in the reactor 1 73% in the reactor 19 - 59% Total for both reactors 62.0%
Specific quantities of substances to be distilled off at the stages of distillation and evaporation (in tons per 1 ton of urea): ammonium carbamate 0.918; ammonia 0.468; water 0.505.

Удельные затраты пара на обработку плава синтеза, Гкал/т карбамида - 0,513. The specific cost of steam for processing the melt synthesis, Gcal / t of urea - 0.513.

Пример 4 (сравнительный). Процесс осуществляют без воздействия газов из стриппера с продуктами реакции из первой зоны синтеза. Параметры в обеих зонах синтеза аналогичны параметрам по примеру 3. Согласно фиг.3, в реактор 1, работающий при давлении 18 МПа и температуре 189^oС, подают жидкий аммиак (поток 2), газообразный диоксид углерода (поток 3) и часть раствора УАС (поток 4). Газовая фаза (поток 5) поступает в скруббер 6, работающий при давлении 14 МПа, где часть аммиака абсорбируют раствором УАС из узла дистилляции (поток 7). Газ (поток 8) и раствор (поток 9) из скруббера направляют в конденсатор-абсорбер 10. Раствор карбамида из реактора 1 (поток 11) поступает в колонну 12, где за счет снижения давления до 14,0 МПа происходит отгон части аммиака. Газовую фазу из колонны 12 смешивают с потоком 8 и направляют в конденсатор-абсорбер 10 (поток 13).Example 4 (comparative). The process is carried out without exposure to gases from a stripper with reaction products from the first synthesis zone. The parameters in both synthesis zones are similar to those in Example 3. According to FIG. 3, liquid ammonia (stream 2), carbon dioxide gas (stream 3), and part of the UAS solution are fed into the reactor 1 operating at a pressure of 18 MPa and a temperature of 189 ^{° C.} (stream 4). The gas phase (stream 5) enters the scrubber 6 operating at a pressure of 14 MPa, where part of the ammonia is absorbed by the UAS solution from the distillation unit (stream 7). The gas (stream 8) and the solution (stream 9) from the scrubber are sent to a condenser-absorber 10. The urea solution from the reactor 1 (stream 11) enters the column 12, where part of the ammonia is distilled off by reducing the pressure to 14.0 MPa. The gas phase from the column 12 is mixed with stream 8 and sent to the condenser-absorber 10 (stream 13).

Жидкость из колонны 12 потоком 14 направляют на дальнейшую обработку на стадиях дистилляции и упаривания раствора карбамида (не показаны). The liquid from the column 12 by stream 14 is sent for further processing at the stages of distillation and evaporation of the urea solution (not shown).

В конденсаторе-абсорбере 10 происходит смешение потоков 8,9,13 и газовой фазы (поток 15) из стриппера 16. Кроме того, сюда вводят дополнительное количество аммиака (поток 17). Газы в конденсаторе-абсорбере 10 частично конденсируются с образованием карбамата аммония и растворением аммиака. Теплоту процессов абсорбции и конденсации используют для получения пара с давлением 0,45 МПа. Смесь из конденсатора 10 потоком 18 поступает в реактор 19, работающий при давлении 14 МПа и температуре 185^oC.In the condenser-absorber 10, the streams 8,9,13 and the gas phase (stream 15) are mixed from the stripper 16. In addition, an additional amount of ammonia is introduced here (stream 17). The gases in the absorber condenser 10 partially condense to form ammonium carbamate and dissolve the ammonia. The heat of the absorption and condensation processes is used to produce steam with a pressure of 0.45 MPa. The mixture from the condenser 10 stream 18 enters the reactor 19, operating at a pressure of 14 MPa and a temperature of 185 ^o C.

Газ из реактора 19 дросселируют на стадию дистилляции (поток 20), а жидкую фазу потоком 21 направляют в стриппер 16. В нижнюю часть стриппера 16 подают газообразный диоксид углерода (поток 22). Полученная в результате разложения карбамата и отгона аммиака газовая фаза из стриппера 16 поступает на конденсацию в конденсатор-абсорбер 10. Жидкость (поток 23) направляют на дальнейшую обработку на стадиях дистилляции, упаривания и гранулирования. Выделенные из потоков 14 и 23 аммиак и диоксид углерода возвращают в узел синтеза потоком 24. The gas from reactor 19 is throttled to the distillation stage (stream 20), and the liquid phase is sent to stream stripper 16 by stream 21. Gaseous carbon dioxide is fed to the lower part of stripper 16 (stream 22). The gas phase obtained as a result of decomposition of carbamate and ammonia distillation from stripper 16 enters the condenser-absorber 10 for condensation. The liquid (stream 23) is sent for further processing at the stages of distillation, evaporation and granulation. Ammonia and carbon dioxide isolated from streams 14 and 23 are returned to the synthesis unit by stream 24.

Матеpиальные потоки по примеру 4 приведены в табл.3. The material flows of example 4 are shown in table.3.

Процесс характеризуется следующими показателями:
Молярное соотношение NH₃ CO₂ H₂O
в реакторе 1 4,0:1:0,70
в реакторе 19 2,8:1:0,40
Степень превращения диоксида углерода: в реакторе 1 71% в реакторе 19 59% Суммарная по обоим реакторам 61,6%
Удельные количества отгоняемых веществ на стадиях дистилляции и упаривания (в т на 1 т карбамида): карбамат аммония 0,932; аммиак 0,473; вода 0,543.The process is characterized by the following indicators:
The molar ratio of NH ₃ CO ₂ H ₂ O
in reactor 1 4.0: 1: 0.70
in the reactor 19 2.8: 1: 0.40
The degree of conversion of carbon dioxide: in the reactor 1 71% in the reactor 19 59% The total for both reactors 61.6%
Specific quantities of distilled off substances at the stages of distillation and evaporation (in tons per 1 ton of urea): ammonium carbamate 0.932; ammonia 0.473; water 0.543.

Удельные затраты пара на обработку плава, Гкал/т карбамида 0,560. The specific cost of steam for processing the melt, Gcal / t of urea is 0.560.

Примечание. Степень конверсии диоксида углерода в карбамид в каждой зоне синтеза представляет собой отношение числа молей карбамида, выходящего из этой зоны, к числу молей диоксида углерода, введенного в эту зону. Под средневзвешенной (в текстах примеров суммарной) степенью конверсии понимается отношение суммы чисел молей карбамида, выходящего из обеих зон синтеза, к сумме чисел молей диоксида углерода, введенного в обе зоны синтеза. Note. The degree of conversion of carbon dioxide to urea in each synthesis zone is the ratio of the number of moles of urea leaving this zone to the number of moles of carbon dioxide introduced into this zone. The weighted average (in the texts of the examples total) conversion is understood as the ratio of the sum of the numbers of moles of urea leaving both synthesis zones to the sum of the numbers of moles of carbon dioxide introduced into both synthesis zones.

Claims

A method of producing urea by the interaction of ammonia and carbon dioxide at elevated temperatures and pressures in two synthesis zones, the first of which is fed a stream of fresh ammonia and carbon dioxide, maintaining a molar ratio between ammonia and carbon dioxide in the first zone of 4.0 to 5.5 and in the second a zone of 2.8 3.5 with the formation of melt flows of the synthesis of urea containing urea, water, ammonium carbamate, ammonia and carbon dioxide, decomposition of urea in the melt of the synthesis of carbamide when heat is supplied in several stages with decreasing pressure with the formation of concentrated urea and gas streams, absorption of gas streams with water absorbents with the formation of an aqueous solution of carbon ammonium salts and its recirculation to the synthesis zone, characterized in that the process in the first synthesis zone is carried out at 18 23 MPa, and in the second synthesis zone at 14 15 5 MPa, the decomposition of carbamate in the melt synthesis of urea from the first and second synthesis zones in the first stage of decomposition is carried out respectively in the first and second decomposition zones at a pressure equal to the pressure in the second synthesis zone a, the process in the second decomposition zone is carried out in a stream of carbon dioxide, gases from the second decomposition zone are sent to contact with the urea synthesis melt in the first decomposition zone.